專利名稱：流通池及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一般用于檢測微粒， (flow—through cell)。
特別是用于檢測微生物的流通池
背景技術(shù)：
現(xiàn)將參照檢測飲用水中的隱孢子蟲屬卵囊的示例性應(yīng)用來討論與本發(fā)明相 關(guān)的諸問題，不過相同的原理也可以應(yīng)用于檢測在其它介質(zhì)中的其它微粒和其 它微生物。
對于公共衛(wèi)生來說，從飲用水中篩濾諸如原生動物門隱孢子蟲屬蘭伯氏賈 第鞭毛蟲之類致病微生物是十分重要的。因?yàn)檫@些微生物在幾分鐘內(nèi)就可能致 病，所以有利的是提供能夠篩濾大量液體試樣的高靈敏度試驗(yàn)。
己知使用專門與隱孢子蟲屬卵囊或賈第鞭毛蟲屬胞囊結(jié)合的熒光標(biāo)記或者 諸如差別干涉相襯顯微術(shù)之類的技術(shù)，通過光學(xué)顯微術(shù)在干式安裝的載玻片上
檢測這些原生動物。隱孢子蟲屬卵囊的直徑為3至7微米。賈第鞭毛蟲屬胞囊 通常為8至18微米長，5至15微米寬。手動試驗(yàn)室顯微技術(shù)很耗費(fèi)勞力，特 別是當(dāng)分析員在尋找濃度十分低的微生物時。
在美國專利第6,005,964號(Reid等人)中描述了一種用于掃描顯微鏡載玻 片并自動檢測隱孢子蟲屬卵囊和蘭伯氏賈第鞭毛蟲胞囊的自動技術(shù)。不過，在 待分析試樣中的任何微生物將散布在很大的表面區(qū)域上，需要耗時的自動掃描 且增加發(fā)生錯誤的風(fēng)險(xiǎn)。
美國專利申請第2004/0201845號(Quist等人)揭示了一種在流通水試樣中 檢測和識別微生物的方法，該方法利用激光束和檢測從通過較小的檢測區(qū)域的 微生物散射的激光的一組檢測器，并從光的散射圖案來識別微生物。不過，僅 有通過所述設(shè)備的一小部分的微生物會被識別出來，并且沒有設(shè)置保留已檢測微生物的機(jī)構(gòu)，從而難于核査結(jié)果。
本發(fā)明旨在提供一種改進(jìn)的用于檢測液體試樣中的微粒物體的設(shè)備和方法 學(xué)，其尤其可應(yīng)用于在大量水中檢測低濃度的致病微生物。本發(fā)明的一些實(shí)施
例旨在提供對傳統(tǒng)顯微鏡載玻片的改進(jìn)，以便于在大量水中檢測微生物。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種流通池，該流通池包括限定通道的基片， 該通道具有入口和出口，基片的至少一部分是透光的，以使通道在入口和所述 出口之間的至少一部分內(nèi)的微?？赏高^基片進(jìn)行光學(xué)檢測，其中流通池包括液 體可透過的微粒保留裝置，該微粒保留裝置位于可光學(xué)檢測微粒處的通道的至 少一部分的下游，用于使液體試樣能從入口到出口流過通道，同時從液體試樣 中將尺寸超過閾值尺寸的微粒保留在通道內(nèi)，在通道內(nèi)可光學(xué)檢測這些被保留 的微粒。
液體可透過的微粒保留裝置用于保留尺寸超過閾值尺寸的微粒但允許液體 通過。液體可透過的微粒保留裝置可包括按尺寸來排除的過濾器。較佳的是， 液體可透過的微粒保留裝置是細(xì)胞和/或微生物保留裝置。
因此，諸如微生物之類的微?？杀槐Ａ粼谕ǖ纼?nèi)，在那里可由光學(xué)檢測裝 置對它們進(jìn)行光學(xué)檢測。藉此，就可從大量試樣中集中諸如微生物之類的微粒。 這就可提高該技術(shù)在分析大量試樣時的靈敏度和/或其效率。設(shè)置液體可透過 的微粒保留裝置可以允許其它液體在試樣之后通過通道而不損失微粒，以能進(jìn) 行各種各樣的分析過程。例如，染劑或諸如免疫熒光標(biāo)記物之類的標(biāo)記物可以 從入口到出口通過通道，可供選地在隨后加上一個清洗步驟，以使諸如微生物 之類的被保留的微粒能被染色或標(biāo)記。
設(shè)置液體可透過的微粒保留裝置還使流通池能保留下來，以提供在特定試 樣中識別出的微粒的記錄。這就使得試樣能在以后的階段進(jìn)行再次分析。
微粒可以是細(xì)胞(諸如哺乳動物組織的細(xì)胞)。較佳的是，微粒是微生物， 例如隱孢子蟲屬卵囊或賈第鞭毛蟲屬胞囊。
基片可限定多個這樣的通道。于是，液體試樣可通過前述通道或每個通道。光學(xué)檢測裝置(在下面敘述)可用于在前述通道或每個通道的相對受限的 空間內(nèi)檢測諸如微生物之類的微粒。有利的是，流通池可以適于通過光學(xué)顯微 鏡來進(jìn)行分析。流通池可以構(gòu)造成可用作顯微鏡載玻片。因此，基片和/或流 通池作為一個整體可以基本上是平板狀的，并且較佳的是，基片具有平行的第 一和第二主表面。較佳的是，通道基本上平行于第一和第二主表面延伸。較佳 的是，各通道是共面的。較佳的是，基片在各通道之間連續(xù)地延伸。這種結(jié)構(gòu) 減少或消除可能會影響基片通過顯微鏡的成像的不連續(xù)性。入口可以位于主表 面之一上。入口可以位于基片的邊緣上。
流通池可以是顯微鏡載玻片。流通池可以是基本上圓形的，并且較佳的是， 流通池是圓形的顯微鏡載玻片。
較佳的是，光可從第一表面到第二表面地通過基片。這利于透過基片進(jìn)行 光學(xué)分析?；梢允钦麄€透光的，例如基片可以是完全透明的。
較佳的是，基片限定多個具有入口和出口的通道。 一個以上的通道可以共 用同一入口和/或同一出口，但較佳的是，每個通道具有獨(dú)立的入口。還較佳 的是，每個通道具有獨(dú)立的出口。 一個入口或每個入口可以包括細(xì)長孔，該細(xì) 長孔垂直于通道和/或平行于基片的厚度。
較佳的是，多個通道(通常是所有的通道)的出口通向同一液體可透過的 微粒保留裝置的不同區(qū)域。液體可透過的微粒保留裝置較佳的是可拆下的。這 使所保留的微粒能與流通池分開以供研究。
較佳的是，多個通道的入口以規(guī)則的圖案間隔開。這就有利于將試樣自動 分配到入口中。各通道可以規(guī)則的圖案間隔開。
較佳的是，多個通道的入口圍繞基片的旋轉(zhuǎn)中心成角度地間隔。多個通道 可以成角度地間隔。多個通道的入口可以圍繞旋轉(zhuǎn)中心呈旋轉(zhuǎn)對稱的布置。多 個通道可以圍繞旋轉(zhuǎn)中心呈旋轉(zhuǎn)對稱的布置。
基片可包括中心開孔，并且多個通道的出口可連接至中心開孔。中心開孔 可以是僅在基片的一個面上的開孔。中心開孔可以包括芯吸裝置。
流通池可適于將液體試樣抽吸入流通池。為了實(shí)現(xiàn)這樣的效果，前述通道 或每個通道較佳的是具有至少一個毛細(xì)作用尺寸。較佳的是，通道的橫截面在
8至少一個尺寸上為10至100微米。更佳的是，通道的橫截面在至少一個尺寸
上為30至60微米。通道可以是圓形的。通道可以是矩形的。通道可以漸縮成 它朝向出口更窄。
較佳的是，流通池包括芯吸裝置(諸如吸液芯)以將液體試樣抽吸如前述 通道或每個通道。通常，芯吸裝置與前述通道或每個通道的出口液體連通。合 適的芯吸裝置(諸如吸液芯)可既用作芯吸裝置又用作液體可透過的微粒保留 裝置。
不過，液體可透過的微粒保留裝置可以位于芯吸裝置的上游(也就是說， 進(jìn)一步朝向入口)。例如，芯吸裝置上可有過濾膜片或?qū)??；砂ㄖ行拈_ 孔，多個通道的出口連接至該中心開孔，并且該中心開孔可包括芯吸裝置和位 于出口于芯吸裝置之間的過濾膜片或?qū)?。較佳的是，芯吸裝置可工作以從多個 通道的出口芯吸液體。
芯吸裝置(例如吸液芯)可以是可拆下的。在設(shè)置獨(dú)立的液體可透過的微 粒保留裝置和芯吸裝置的情況下，液體可透過的微粒保留裝置和芯吸裝置較佳 的是彼此連結(jié)并可一起拆下。
較佳的是，可拆下的芯吸裝置是可拆下的塞子的形式，該塞子可供選地帶 有形成為在其外表面上的一個層的液體可透過的微粒保留裝置。可拆下的塞子 可以具有帶肋的側(cè)面，以抓持基片中的開孔。
在前述通道或每個通道具有至少一個毛細(xì)作用尺寸且流通池包括芯吸裝置 的情況下，最初可通過毛細(xì)作用將液體試樣抽吸入通道，然后繼續(xù)通過芯吸作 用抽吸通過通道。
前述通道或每個通道較佳的是封閉的。前述通道或每個通道可以沿著它們 的長度的一些部分封閉，而在出口端處敞開，且芯吸裝置與該敞開部分的至少 一些部分接觸。在多個出口與同一芯吸裝置液體連通的情況下，這可減少通道 之間的交叉污染。
基片可包括第一和第二基片部分，它們一起限定前述通道或每個通道。較 佳的是，第一和第二基片部分包括彼此接觸的平面表面。基片部分中的一個可 包括一個或更多個細(xì)長的凹痕部，該凹痕部與另一基片部分共同限定一個或多個封閉的通道?；糠种械囊粋€可在其表面上包括一個或更多個凹槽，該凹 槽或這些凹槽與另一基片部分共同限定前述通道或多個通道。凹槽可以通過蝕 刻基片來形成。同一基片部分或較佳的是另一基片部分可以具有穿過其的一個 或更多個孔，該孔或這些孔用作前述入口或多個入口。較佳的是，第一和第二 基片部分中的每一個都是連續(xù)的。通過設(shè)置連續(xù)的基片部分，可使會影響光學(xué) 分析的光學(xué)不連續(xù)性減到最少。
基片可包括第一和第二基片部分以及呈位于第一和第二基片部分之間的層 形式的第三基片部分，其中第一、第二及第三基片部分一起限定前述通道或每 個通道的至少一部分(較佳的是其整個長度)。較佳的是，第一和第二基片部 分具有與第三基片部分接觸的基本上平坦的表面。較佳的是，第三基片部分呈
帶有形成前述通道或每個通道的一個或更多個間隙的材料層的形式。較佳的 是，前述通道或每個通道由第一和第二基片以及第三基片中間隙兩側(cè)上的壁來 限定。構(gòu)成第三基片部分的材料可以延伸到第一或第二基片部分的中心孔的周 界之內(nèi)。
通常，會將第三基片部分施加于第一或第二基片部分中的一個上，并使第 一或第二基片部分中的另一個與第三基片部分接觸并結(jié)合到第三基片部分上。 第三基片部分可以應(yīng)用為實(shí)心層，并然后對其進(jìn)行蝕刻或以其它方式挖切以形 成一個或更多個間隙。第三基片部分可形成有一個或更多個間隙?？赏ㄟ^利用 自動控制的噴嘴或打印頭來將一材料施加于第一或第二基片而沉積第三基片 部分。
較佳的是，第三基片部分包括將第一基片部分粘附至第二基片部分的粘性 材料。第三基片部分可包括形狀構(gòu)造成與第一和第二基片部分共同限定前述通 道或每個通道的粘性材料。
流通池可包括定位凹口或弓形部，以使流通池能在支承件(例如轉(zhuǎn)臺)上 定位在規(guī)定的取向上。流通池可包括傳動凹口或突耳，以與支承件(例如轉(zhuǎn)臺) 上的相應(yīng)成形結(jié)構(gòu)協(xié)配，從而能使流通池轉(zhuǎn)動。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供檢測設(shè)備，該檢測設(shè)備包括用于保持基片
的基片保持構(gòu)件，基片包括多個通道，在通道的至少一部分內(nèi)可光學(xué)檢測微粒;
10光學(xué)檢測器，該光學(xué)檢測器具有放大透鏡，放大透鏡構(gòu)造成光學(xué)檢測在可光學(xué) 檢測微粒處的被保持的基片的通道的一部分內(nèi)的微粒；以及可工作以移動(例 如轉(zhuǎn)動)被保持的基片的致動器或可工作以移動所述放大透鏡的致動器中的任 一個或兩者，以由此將相繼的通道依次與放大透鏡對準(zhǔn)，從而可依次在所述基 片的相繼通道內(nèi)進(jìn)行光學(xué)檢測。致動器可工作以移動(例如轉(zhuǎn)動)基片保持構(gòu) 件，藉此移動(例如轉(zhuǎn)動)基片。致動器可工作以相對被保持的基片移動放大 透鏡。
本發(fā)明在第三方面還延伸到一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括如本發(fā)明的第二方面所 述的檢測設(shè)備以及如本發(fā)明的第一方面所述的流通池。
檢測設(shè)備可適于檢測諸如細(xì)胞和/或微生物之類的微粒，己對這些微粒進(jìn) 行了修改，例如染色或作標(biāo)記。檢測設(shè)備可適于檢測熒光性微?；蛞延脽晒獠?料染色或作標(biāo)記的微粒。例如，檢測設(shè)備可包括用于在可光學(xué)檢測微粒處的通 道的至少一部分內(nèi)激勵熒光的光源?？稍O(shè)置過濾裝置(諸如高通濾波器或帶通 濾波器(例如Texas Red濾波器)之類)以控制激勵光源的頻率范圍。檢測設(shè) 備可包括過濾裝置(諸如低通濾波器或帶通濾波器之類)來選擇性地測量低于 特定頻率或在一頻率范圍之內(nèi)的光。這樣的光可以是由熒光性微生物發(fā)出的光 或者是與微生物相關(guān)聯(lián)的熒光材料發(fā)出的光。
光學(xué)檢測器可以是照相機(jī)，該照相機(jī)拍攝在視野中發(fā)出的光的兩維圖像， 并通過放大透鏡進(jìn)行放大。視野可以一次僅包含一個通道的一部分。視野可延 伸橫穿通道的整個寬度。較佳的是，視野可一次延伸橫穿單個通道的整個寬度。 光學(xué)檢測器可以是光譜照相機(jī)，該照相機(jī)可工作以記錄在頻帶范圍中的光譜特征。
檢測設(shè)備可以適于檢測運(yùn)動微粒。檢測設(shè)備可以適于檢測靜止微粒。檢測 設(shè)備可以適于通過考慮所檢測對象形狀的識別程序來識別微粒。
檢測設(shè)備可包括試樣過濾裝置(諸如過濾器)，用于在將液體試樣通過通 道入口引入通道之前對液體試樣進(jìn)行過濾。試樣過濾裝置可過濾出特定尺寸以 上的微粒。這可以降低假陽性并可防止通道被堵塞。試樣過濾裝置可過濾出特 定尺寸以下的微粒。在微粒是微生物的情況下，試樣過濾裝置一般會過濾出在所要檢測的微生物的典型尺寸范圍以上和以下尺寸的微粒。例如，在微粒是諸 如隱孢子蟲屬卵囊之類的微生物的情況下，試樣過濾裝置可過濾出尺寸小于3 微米或尺寸大于IO微米的微粒。
較佳的是，基片包括多個具有入口的通道，并且較佳的是，檢測設(shè)備包括 將相繼的試樣通過通道的入口引入不同通道的裝置。例如，檢測設(shè)備可包括用 于移動流通池的自動裝置(諸如基片保持裝置和電動機(jī))。在通道的入口圍繞 旋轉(zhuǎn)中心呈旋轉(zhuǎn)對稱布置的情況下，將相繼的試樣引入不同通道的裝置可以包 括圍繞旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動流通池的裝置。
較佳的是，光學(xué)檢測裝置適于檢測通過每個通道的橫截面的所有微粒，使 液體試樣內(nèi)諸如細(xì)胞或微生物之類的所有微粒都可能被檢測到。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種流通池，該流通池包括限定多個通道的 基片，每個通道具有入口和出口，基片的至少一部分是透光的，以使每個通道 在相應(yīng)通道的入口和出口之間的至少一部分內(nèi)的微粒可透過基片進(jìn)行光學(xué)檢 測，其中芯吸裝置(諸如吸液芯)在多個通道的出口 (較佳的是基片內(nèi)的每個 通道的出口)之間延伸，以使芯吸裝置可工作以將液體試樣抽吸入多個通道中 的每個通道的入口。
通常，芯吸裝置不用于一次將液體試樣抽吸入多于一個的通道。不過，通 過設(shè)置可工作以將液體試樣抽吸入多個通道中的每個通道的入口的芯吸裝置， 可以設(shè)置單個結(jié)構(gòu)來收集己通過多于一個通道的液體。每個通道可包括液體可 透過的微粒保留裝置，該液體可透過的微粒保留裝置位于可光學(xué)檢測微粒處的 相應(yīng)通道的至少一個部分的下游。因此，在使用流通池來保留微粒之后，施加 于芯吸裝置的液體會反向流過多個通道中的每個通道，以從液體可透過的微粒 保留裝置分離出所保留的微粒。此外，進(jìn)一步可供選的特征相應(yīng)于上面結(jié)合前 三個方面討論的特征。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種流通池，該流通池包括限定多個通道的 基片，每個通道具有入口和出口，基片的至少一部分是透光的，以使每個通道 在相應(yīng)通道的入口和出口之間的至少一部分內(nèi)的微?？赏高^基片進(jìn)行光學(xué)檢 測，其中基片包括孔，且多個通道中的每個通道的出口通到該孔。因此，可經(jīng)由該孔從多個通道中的每個通道收集液體。通常，基片大體呈 圓形。通常，孔位于基片的中心處。通常，孔大體呈圓形。
液體可透過的微粒保留裝置可位于孔中并與每個通道接觸。芯吸裝置可位 于孔中并與每個通道液體連通。
進(jìn)一步可供選的特征相應(yīng)于上面結(jié)合前四個方面討論的特征?？淄ǔ?yīng) 于結(jié)合前四個方面所描述的開孔。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種用于檢測液體試樣中的微粒(例如細(xì)胞 和/或微生物)的方法，該方法包括以下步驟將液體試樣引入如本發(fā)明的第 一方面所述的流通池的基片的前述通道或一通道中，經(jīng)由入口使試樣流過通道 到達(dá)出口，并檢測可檢測微粒處的通道的至少一部分中的微粒。
較佳的是，流通池可適于將液體試樣抽吸入流通池。
較佳的是，前述通道或每個通道具有至少一個毛細(xì)作用尺寸，并且毛細(xì)作 用將液體試樣和任何包含在該試樣內(nèi)的微粒抽吸到可檢測微粒處的通道的部 分中。
較佳的是，流通池包括芯吸裝置(諸如吸液芯)以將液體試樣芯吸通過前 述通道或每個通道，并且芯吸作用將液體試樣和包含在還試樣內(nèi)的任何微粒抽 吸入可檢測微粒處的通道的部分中。芯吸裝置通常與通道的出口液體接觸。
較佳的是，檢測液體試樣中的微粒的步驟包括使用根據(jù)本發(fā)明第二方面的 檢測設(shè)備或本發(fā)明第三方面的系統(tǒng)的步驟。因此，毛細(xì)作用和/或芯吸作用可 以在光學(xué)檢測器的放大透鏡下方抽吸液體試樣和包含在該試樣內(nèi)的任何微粒。
該方法可包括在將液體試樣引入前述通道或一通道的入口之前利用過濾裝 置(已在上文描述)過濾液體試樣的步驟。
較佳的是，流通池、檢測設(shè)備、系統(tǒng)和方法用于檢測隱孢子蟲屬卵囊和/ 或蘭伯氏賈第鞭毛蟲屬胞囊。
檢測微?？砂z測微粒的存在、微粒的不存在和/或微粒存在的數(shù)量。 可以檢測諸如特殊微生物或微生物類型之類的特殊微?；蛭⒘ｎ愋?。
該方法可包括周期地從液體源采集試樣并將它們弓I入流通池的不同(較佳 的是相繼)通道內(nèi)的步驟。該方法可包括從不同地方采集試樣并將它們引入流
13通池的不同通道中的步驟。
該方法還可包括將流通池保存一段時間的步驟。該方法還可包括在以后的 時間分析保留在已保留的流通池中的諸如細(xì)胞和/或微生物之類的微粒的步 驟。該方法可包括利用光學(xué)顯微鏡在以后的時間分析在已保留的流通池中的所 保留的微粒的步驟。
該方法還包括從一通道或多個通道取出所保留的微粒的步驟，該步驟通過 將液體施加于前述通道或多個通道的出口以使液體從出口到入口反向流過前 述通道或多個通道來進(jìn)行。這使得所保留的微粒能接著被取出以進(jìn)行分析。液 體可流到入口，從那里可用移液管取走它?？商娲兀后w可以從入口流出。 在設(shè)置芯吸裝置的情況下，可以通過將液體施加于芯吸裝置來將液體施加到一 通道的出口或多個通道的出口 。


現(xiàn)將參照以下附圖來說明本發(fā)明的示范性實(shí)施例
圖1是包括檢測設(shè)備和根據(jù)本發(fā)明的流通池的系統(tǒng)剖視圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一示例流通池的立體圖3是第一示例流通池的第一基片部分的平面圖4是圖3的第一基片部分沿著線A—A的剖視圖5是第二基片部分的平面圖6是流通池的第二示例的剖視圖；以及
圖7是流通池的第二示例的平面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是包括檢測設(shè)備和根據(jù)本發(fā)明的流通池的系統(tǒng)剖視圖。流通池1包括 透明的玻璃基片2，該基片限定多條通道4，圖中完整地示出了其中的一條。 流通池由高質(zhì)量的光學(xué)玻璃制成，并且基本上是平板狀的，使其能用作顯微鏡 載玻片。每個通道具有入口 6和出口 8。每個通道大約100微米寬且40微米高。 40微米是使基片通過入口將液體試樣抽吸入通道的毛細(xì)作用尺寸。每個出口被按尺寸來排除的過濾膜片10覆蓋，該膜片10用作使液體試樣能從入口到出口流過通道的同時將液體試樣中尺寸超過閾值尺寸的微粒(在本情況下為微生物)保留在通道內(nèi)的裝置。諸如硼硅酸鹽纖維墊之類的吸液芯12位于過濾膜片的另一側(cè)上，與過濾膜片接觸，以將已通過入口引入通道的液體試樣以及液體試樣中的任何微生物抽吸過通道。該吸液芯由圍繞透明玻璃基片底部中的中心圓形開孔13的周界的脊部11保持在位。
該流通池與檢測設(shè)備一同使用。檢測裝置包括轉(zhuǎn)臺14，該轉(zhuǎn)臺在使用中支承流通池。轉(zhuǎn)臺可以在自動控制下由電動機(jī)16來轉(zhuǎn)動。該轉(zhuǎn)臺包括裝配入流通池底部中的相應(yīng)凹口 20的突耳18，以將驅(qū)動作用從轉(zhuǎn)臺傳送到流通池。流通池還包括弓形的切去部(在圖1中未示出)，該切去部與轉(zhuǎn)臺上的協(xié)配的成形結(jié)構(gòu)相匹配，以使流通池相對于轉(zhuǎn)臺定位在正確的取向上。轉(zhuǎn)臺包括排出孔22，已穿過吸液芯的液體可通過該排出孔排出。
檢測裝置包括具有放大透鏡26的照相機(jī)24，該放大透鏡將一個通道的區(qū)域成像到照相機(jī)的成像表面(如CCD陣列)上。照相機(jī)的視野通常覆蓋一個通道的整個寬度。
一般來說，檢測設(shè)備將與預(yù)過濾器28 (未按比例繪制) 一起使用，以去除過大以致無法穿過通道的微粒。預(yù)過濾器的特性(和通道的尺寸)選擇成預(yù)過濾器不篩濾掉所要檢測的微生物的典型尺寸范圍內(nèi)的微粒。通常，預(yù)過濾器還會利用兩個獨(dú)立的過濾器來去除小于最小尺寸的微粒。在使用檢測設(shè)備來檢測水中的微生物的情況下，預(yù)過濾器通常還會濃縮試樣并供應(yīng)體積減小的液體試樣。因此，預(yù)過濾器通常包括用于接受液體試樣的入口 30、用于去除過多液體的第一出口 32以及用于將體積減小的試樣供應(yīng)到流通池的第二出口 34。檢測設(shè)備可包括用于將液體試樣分配到通道入口中的噴嘴36以及諸如注射器37之類的混合裝置，該混合裝置用于在將液體試樣分配入通道入口之前將液體試樣與諸如標(biāo)記物或染劑之類的另一液體混合。通常，檢測設(shè)備然后轉(zhuǎn)動流通池，以使后面的試樣進(jìn)入另一通道的入口。
圖2是第一示例流通池的立體圖。在該第一示例結(jié)構(gòu)中，流通池由兩個基片部分制成，每個基片部分都由透明玻璃制成。圖3是第一示例流通池的第一
15基片部分的平面圖。
在第一基片部分的第一表面上蝕刻圍繞第一基片部分的中心布置成旋轉(zhuǎn)對 稱圖案的多個凹槽。便利的是，第一基片部分(和流通元件作為一個整體)具
有76.2mm的直徑，該直徑是諸如硅片之類的半導(dǎo)體晶片的傳統(tǒng)直徑，使凹槽 能利用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體晶片圖案形成和蝕刻技術(shù)來形成。
第一基片部分包括凹口 18以及弓形的切去部38，該切去部與轉(zhuǎn)臺上的協(xié)配 的成形結(jié)構(gòu)(未圖示)相匹配，以將流通池定位在轉(zhuǎn)臺上。有利的是，第一基 片部分包括標(biāo)記40，諸如位于一個或多個凹槽附近的數(shù)字，以便于識別各個凹 槽。第一基片部分包括具有臺階狀內(nèi)周緣的中心孔。朝向第一表面定位的第一 內(nèi)邊緣部分42限定用于吸液芯和過濾膜片的圓形空間。包括位于遠(yuǎn)離第一表 面處的半徑較窄的第二內(nèi)部邊緣部分44的唇緣11將吸液芯保持在流通池中。 圖4是圖3的第一基片部分沿著線A—A的剖視圖。
圖5是第二基片部分的平面圖。第二基片部分包括多個穿通基片的孔6，且 這些孔圍繞第二基片部分的中心布置成旋轉(zhuǎn)對稱的圖案。為了形成流通池，將 吸液芯和過濾膜片裝配在第一基片部分的中心孔中，并且使第一和第二基片部 分彼此接觸，以使第二基片的一孔位于每個凹槽的上方。然后，通過施加足夠 的熱量來將基片部分彼此熔接。因此，由凹槽的壁來限定通道，并由穿過第二 基片部分的孔來限定通向通道的入口。
圖6是流通池100的第二示例的剖視圖。如同第一示例那樣，流通池是圓 形的且包括旋轉(zhuǎn)對稱的入口和通道圖案。流通池由第一基片部分102和第二基 片部分2制成，第一基片部分在形狀上相應(yīng)于第一示例的第一基片部分，只是 沒有旋轉(zhuǎn)對稱的凹槽圖案，第二基片部分在形狀上相應(yīng)于第一示例的第二基片 部分，并包括圍繞第二基片部分的中心鉆成旋轉(zhuǎn)對稱的圖案以用作通向通道的 入口的孔6。如前那樣設(shè)置過濾膜片IO和吸液芯12。類似地，吸液芯由圍繞 第二基片部分的底部中的中心圓形開孔13的周界的脊部11保持在位。不過， 在第二示例中，通道不是僅由第一和第二基片部分來限定。在第一和第二基片 部分之間包括粘結(jié)劑層104形式的第三基片部分，以限定通道的側(cè)壁，且第一 和第二基片部分分別限定通道的上和下壁。圖7是包括通道106的流通池的第二示例的平面圖。每個通道較寬的上游
部分位于第二基片部分中的孔下方。第三基片部分由粘合劑線108形成，這些 粘合劑線從在流通池周界處或附近的呈圓形式的粘結(jié)劑110環(huán)朝向流通池的中 心延伸。在圖7所示的示例中，設(shè)有圍繞流通池的沒有粘結(jié)劑的周界的圓形間 隙112。朝向流通池中心延伸的粘結(jié)劑線通常具有恒定的寬度，使通道朝向流 通池的中心寬度漸縮。通道具有如前所述的垂向毛細(xì)作用尺寸，以使毛細(xì)作用 有利于將液體抽吸入該通道或每個通道。
粘結(jié)劑線延伸超過第一基片部分的內(nèi)周緣114(在使用中面向第二基片的那 一側(cè)上)。不過，在使用中，吸液芯接觸粘結(jié)劑延伸超過內(nèi)周緣的部分。這增 加了吸液芯與通道接觸的表面面積，就可加快吸液芯的速度，從而減小通道之 間交叉污染的危險(xiǎn)。通常，過濾膜片將在使用這面向第二基片的那側(cè)上與第一 基片部分的內(nèi)周緣114接觸，以使微生物不會穿透每個通道延伸超過內(nèi)周緣的 部分。
為了制作流通池，使用在機(jī)器人控制下的噴嘴來將粘結(jié)劑沉積在第二基片 部分上。然后，使第一基片部分與粘結(jié)劑層接觸，并藉此粘合到第二基片部分。
熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員會理解，可以許多不同的方式來制作第三基片部分。 例如，它可以切割自諸如塑料之類的材料片，它可以形成為一層并然后進(jìn)行蝕 刻，它可以通過任何其它裝置來印刷或沉積。第一和第二基片部分應(yīng)是圍繞每 個通道的至少一部分，較佳的是圍繞每個通道的全部是透光的(并且通常是透 明的)，以能在通道內(nèi)進(jìn)行微生物的光學(xué)檢測。第三基片部分可以是透光的。
當(dāng)使用該設(shè)備來檢測飲用水中的隱孢子蟲屬卵囊和/或蘭伯氏賈第鞭毛蟲 屬胞囊時，首先過濾水試樣以去除太大以致無法進(jìn)入流通腔室的通道以及太小 以致不可能是目標(biāo)微生物的微粒。還可對試樣進(jìn)行濃縮以減小引入通道的試樣 體積。理想的是，例如1,000升的非常大量的水可以濃縮成例如1.5ml的小試 樣體積，而不會損失微生物。
在一個較佳實(shí)施例中，在將微生物引入流通池之間用諸如4',6-二脒基-2-苯 基B引哚(DAPI)之類的熒光染料對微生物進(jìn)行染色。由步進(jìn)電動機(jī)控制的注 射器吸取一定體積的凝聚的已過濾試樣，隨后是進(jìn)一步量的熒光染料。在經(jīng)過一段時間(例如15分鐘)以使染料能對微生物進(jìn)行染色之后，則通過流通腔 室的第一通道的入口將所得到的試樣引入該入口。通過毛細(xì)作用將試樣抽吸入 通道。
一旦它與吸液芯接觸，則它就繼續(xù)通過吸液芯的芯吸作用被抽吸通過。
液體試樣和該液體試樣內(nèi)的任何微生物因此將流過放大透鏡，使已標(biāo)記或 染色的微生物能被照相機(jī)光學(xué)檢測。試樣內(nèi)的微生物將被過濾膜片保持在通道 中。
在每個試樣之后，檢測設(shè)備使轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動，以將下一試樣引入下一通道的入 口。這樣就可將來自于不同地方或不同時間的液體試樣引入相繼的通道中。例 如，可以每隔兩小時從飲用水源獲取一個試樣并將其引入相繼的通道中。這樣， 帶有84個通道的流通池就可每隔兩個小時接受試樣一周。
重要的是，因?yàn)槲⑸锉槐Ａ粼诹魍ǔ刂?，所以可將流通池存儲起來以?存連續(xù)試樣的記錄。在后來發(fā)現(xiàn)水源己經(jīng)受到微生物污染的情況下，可以對保 留的流通池進(jìn)行研究，從而能研究微生物水平隨時間的變化。因?yàn)榱魍ǔ厥瞧?板狀的，并且具有用于光學(xué)顯微鏡的合適尺寸，所以它可用作顯微鏡載玻片， 并且因此，如果需要的話，可利用光學(xué)顯微鏡手動地進(jìn)行該后來的分析。通過 弄濕吸液芯，于是液體流入出口，并移動來自過濾器的隨著從每個通道的入口 流出的液體而流動的所保留的微生物，從而將所保留的微生物取出以供后來分 析
在可替代的實(shí)施例中，過濾膜片形成為圍繞可拆下的吸液芯的周界的一層 結(jié)構(gòu)?？刹鹣碌奈盒敬篌w呈圓柱形，且?guī)в兴芰现瞥傻闹芙绫?。該周界壁設(shè) 有脊部，以使可拆下的吸液芯能可脫開地保持在中心開孔中?？刹鹣碌牟糠中?成為若干大體圓形的層。在使用中與通道的出口接觸的第一層是親水的，既用 作吸液芯又用作過濾器。與第一層液體連通的第二層由織物吸液芯材料制成。 比前兩層大的第三層由比第二層松的機(jī)織織物材料制成。第四層包括剛性網(wǎng) 格，該網(wǎng)格延伸橫穿可拆下的吸液芯的底部，以在對可拆下的吸液芯施加真空 時提供機(jī)械強(qiáng)度?？刹鹣碌奈盒具€包括射頻識別標(biāo)志物以便于跟蹤可拆下的 吸液芯。因此，可以存儲可拆下的吸液芯并將其用作過濾器所保留的微生物的 記錄。在本實(shí)施例中，沒有圍繞透明玻璃基片底部中的開孔周界設(shè)置緣邊，從
18而可以拆下吸液芯。
在另一可替代的實(shí)施例中，微粒保留裝置與吸液芯是可分開地拆下的。 在另一實(shí)施例中，可不進(jìn)行染色或作標(biāo)記而檢測微生物?？梢栽谝后w試樣 通過通道之后微生物靜止不動的同時對其進(jìn)行檢測，在這種情況下，照相機(jī)的 視野通?？拷ǖ赖某隹凇Ｔ诹硪粚?shí)施例中，在檢測之前有更多的液體通過通 道，例如，試樣可能在被引入通道之前沒有染色或作標(biāo)記，可以隨后引入諸如 熒光免疫標(biāo)記物或染料之類的染劑或標(biāo)記物以對微生物進(jìn)行標(biāo)記，然后在引入 清洗液體。
在本文所揭示的本發(fā)明的范圍之內(nèi)可以作出進(jìn)一步的修改和變化。
權(quán)利要求
1. 一種流通池，該流通池包括限定通道的基片，所述通道具有入口和出口，所述基片的至少一部分是透光的，以使所述通道在所述入口和所述出口之間的至少一部分內(nèi)的微粒透過所述基片進(jìn)行光學(xué)檢測，其中所述流通池包括液體可透過的微粒保留裝置，所述微粒保留裝置位于可以光學(xué)檢測微粒處的所述通道的所述至少一部分的下游，以允許液體試樣從所述入口到所述出口流過所述通道，同時從所述液體試樣中將尺寸超過閾值尺寸的微粒保留在所述通道內(nèi)，在所述通道內(nèi)可光學(xué)檢測所述被保留的微粒。
2. 如權(quán)利要求1所述的流通池，其特征在于，所述基片限定多個所述通道。
3. 如權(quán)利要求2所述的流通池，其特征在于，所述通道的所述入口布置成 規(guī)則的圖案。
4. 如權(quán)利要求4所述的流通池，其特征在于，所述通道的所述入口布置成 旋轉(zhuǎn)對稱的圖案。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流通池，其特征在于，適于將液體試樣 抽吸入所述流通池。
6. 如權(quán)利要求5所述的流通池，其特征在于，所述通道或每個通道具有毛 細(xì)作用尺寸。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的流通池，其特征在于，還包括將液體試樣抽吸 入所述通道或每個通道的芯吸裝置。
8. 如權(quán)利要求7所述的流通池，其特征在于，所述芯吸裝置既用作所述芯 吸裝置又用作所述液體可透過的微粒保留裝置。
9. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流通池，其特征在于，所述基片限定多 個所述通道，并且所述基片包括中心開孔，所述多個通道的出口通到所述中心 開孔。
10. 如權(quán)利要求9所述的流通池，其特征在于，所述多個通道的壁延伸入所 述中心開孔，以使所述通道的出口僅部分地被所述基片封閉。
11. 如權(quán)利要求IO所述的流通池，其特征在于，包括第一和第二基片部分，其中通過蝕刻一基片部分來形成所述通道或每個通道。
12. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流通池，其特征在于，包括第一和第二 基片部分以及在所述第一和第二基片部分之間呈層形式的第三基片部分，并且 其中，所述第一、第二以及第三基片部分一起限定所述一個或更多個通道的長 度的至少一部分。
13. 如權(quán)利要求12所述的流通池，其特征在于，所述第三基片部分是粘結(jié)劑層。
14. 如權(quán)利要求12或13所述的流通池，其特征在于，所述基片限定多個所 述通道，并且所述基片包括中心開孔，所述多個通道的出口通到所述中心開孔， 其中每個通道沿著其長度的一部分被封閉。
15. 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的流通池，其特征在于，所述微粒保留裝 置是可拆下的。
16. 如權(quán)利要求16所述的流通池，其特征在于，多個通道的出口通向同一 可拆下的可透液體的微粒保留裝置的不同區(qū)域。
17. 檢測設(shè)備，該檢測設(shè)備包括用于保持基片的基片保持構(gòu)件，所述基片 包括多個通道，在所述通道的至少一部分內(nèi)可光學(xué)檢測微粒；光學(xué)檢測器，所 述光學(xué)檢測器具有放大透鏡，所述放大透鏡構(gòu)造成光學(xué)檢測在可以光學(xué)檢測微 粒處的被保持的基片的通道的一部分內(nèi)的微粒；以及可工作以移動被保持的基 片的致動器或可工作以移動所述放大透鏡的致動器中的任一個或兩者，以將相 繼的通道依次與所述放大透鏡對準(zhǔn)，從而可依次在所述基片的相繼通道內(nèi)進(jìn)行 光學(xué)檢測。
18. —種系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求17所述的檢測設(shè)備和如權(quán)利要求1至16 中任一項(xiàng)所述的流通池，所述系統(tǒng)包括基片，所述基片可由所述檢測設(shè)備的基 片保持構(gòu)件來保持。
19. 如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測設(shè)備包括用于可以 檢測微粒處的所述通道的所述至少一部分內(nèi)激勵熒光的光源。
20. 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于在將液體試樣引入 通道之前將所述液體試樣與染劑或標(biāo)記物混合的混合裝置。
21. 如權(quán)利要求18至20中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，包括用于在將液體試樣通過通道入口引入所述通道之前過濾所述液體試樣的試樣過濾裝置。
22. 如權(quán)利要求18至21中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，適于檢測微生 物和或細(xì)胞。
23. —種流通池，該流通池包括限定多個通道的基片，每個通道具有入口和 出口，所述基片的至少一部分是透光的，以允許每個通道在相應(yīng)通道的所述入 口和所述出口之間的至少一部分內(nèi)的微粒透過基片進(jìn)行光學(xué)檢測，其中芯吸裝 置在多個通道的出口之間延伸，以使所述芯吸裝置可工作以將液體試樣抽吸入 所述多個通道中的每個通道的入口。
24. 如權(quán)利要求23所述的流通池，其特征在于，每個通道包括可透過液體 的微粒保留裝置，所述微粒保留裝置位于可以光學(xué)檢測微粒處的相應(yīng)通道的所 述至少一部分的下游。
25. —種流通池，該流通池包括限定多個通道的基片，每個通道具有入口和 出口，所述基片的至少一部分是透光的，以使每個通道在相應(yīng)通道的所述入口 和所述出口之間的至少一部分內(nèi)的微?？赏高^基片進(jìn)行光學(xué)檢測，其中所述基 片包括孔，且所述多個通道中的每個通道的出口通到所述孔。
26. 如權(quán)利要求25所述的流通池，其特征在于，液體可透過的微粒保留裝 置位于所述孔內(nèi)并與每個通道接觸以將微粒保留在每個通道內(nèi)。
27. 如權(quán)利要求25或26所述的流通池，其特征在于，芯吸裝置位于所述孔 內(nèi)并與每個通道液體連通。
28. —種用于檢測液體試樣中的微粒的方法，該方法包括以下步驟將液體 試樣引入如權(quán)利要求1至16中任一項(xiàng)所述的流通池的基片的所述通道或一通 道中，經(jīng)由所述入口使所述試樣流過所述通道到達(dá)所述出口，并檢測在可檢測 微粒處的所述通道的所述至少一部分中的微粒。
29. 如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述流通池適于將液體試樣 抽吸入所述流通池。
30. 如權(quán)利要求28或29所述的方法，其特征在于，所述檢測液體試樣中的 微粒的步驟包括使用檢測設(shè)備的步驟，所述檢測設(shè)備包括光學(xué)檢測器，所述光學(xué)檢測器具有放大透鏡，所述放大透鏡構(gòu)造成光學(xué)檢測可以光學(xué)檢測物質(zhì)處的 所述通道的所述至少一部分內(nèi)的微粒。
31. 如權(quán)利要求28至30中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包括 利用試樣過濾裝置在將所述液體試樣引入所述通道或一通道的入口之前過濾 所述液體試樣的步驟。
32. 如權(quán)利要求28至31中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法包 括在將所述液體試樣引入所述通道或一通道之前將所述液體試樣與標(biāo)記物或 染劑混合的步驟。
33. 如權(quán)利要求28至32中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法用于 檢測微粒的存在、微粒的不存在和/或微粒存在的數(shù)量。
34. —種如權(quán)利要求28至33中任一項(xiàng)所述的檢測隱孢子蟲屬卵囊和/或蘭 伯氏賈第鞭毛蟲胞囊的方法。
35. 如權(quán)利要求28至34中任一項(xiàng)所述方法，其特征在于，所述方法包括周 期地從液體源采集試樣并將它們引入所述流通池的不同通道內(nèi)的步驟。
36. 如權(quán)利要求28至35中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括從一通 道或多個通道取出所保留的微粒的步驟，所述步驟通過將液體施加于所述通道 或多個通道的出口以使液體從所述出口到所述入口反向流過所述通道或多個 通道來進(jìn)行。
37. 如權(quán)利要求36所述的方法，其特征在于，所述液體流到所述入口。
38. 如權(quán)利要求36或37所述的方法，其特征在于，所述基片包括芯吸裝置， 所述芯吸裝置與一個或更多個通道的出口液體連通，以將液體抽吸入所述一個 或更多個通道，其中通過將液體施加至所述芯吸裝置來將所述液體施加于所述 一個或更多個通道的出口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種流通池，該流通池包括限定通道的基片，該通道具有入口和出口，基片的至少一部分是透光的，以使通道在入口和出口之間的至少一部分內(nèi)的微?？赏高^基片進(jìn)行光學(xué)檢測，其中流通池包括液體可透過的微粒保留裝置，該微粒保留裝置位于可光學(xué)檢測微粒處的通道的至少一個部分的下游，用于使液體試樣能從入口到出口流過通道，同時從液體試樣中將尺寸超過閾值尺寸的微粒保留在通道內(nèi)，在通道內(nèi)可光學(xué)檢測被保留的微粒。該流通池尤其可應(yīng)用于檢測飲用水中的微生物。
文檔編號G01N15/14GK101490530SQ200780027279
公開日2009年7月22日 申請日期2007年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月19日
發(fā)明者G·O·肖恩 申請人:肖恩水工程有限公司